Методы доступа к разделяемой среде в локальных вычислительных сетях. Достоинства и недостатки.

Все сетевые компьютеры должны использовать один и тот же метод доступа, иначе одни методы будут доминировать над другими, что не позволит осуществить передачу.

Существует три основных метода доступа к разделяемой среде передачи:

1. Множественный доступ с контролем несущей:

o с обнаружением коллизий (CSMA/CD);

o с предотвращением коллизий (CSMA/CA);

2. Доступ с передачей маркера;

3. Доступ по приоритету запроса.

CSMA/CD. Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к шине для передачи и получения данных. Чтобы получить возможность передавать данные, компьютер должен убедиться, что разделяемая среда свободна. Поэтому все станции «прослушивают» кабель. Признаком незанятости среды является отсутствие в ней несущей частоты.

Если среда свободна, начинается передача кадра. Если во время передачи кадра рабочая станция обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду, она останавливает передачу, посылает jam signal и ждёт в течение случайного промежутка времени, перед тем как снова отправить кадр.

Достоинства: легкость включения новых станций, отсутствие управляющих кадров, разрешение конфликтов. 1.Возможно осуществление передачи данных между равноправными узлами, которая будет быстрее, чем в предыдущих методах. Это наиболее подходящий метод для передачи между равноправными узлами. 2.Он помогает создать очень эффективную систему, подходящую для использования в слабо загруженных системах, он эффективен также для сильно загруженных систем. 3.Система позволяет изменить требования к передаче данных. 4.Срочные запросы на получение доступа к сети обрабатываются моментально, кроме тех случаев, когда другая станция уже получила доступ. У некоторых протоколов есть метод приоритетного доступа. 5.Не нужен централизованный контроллер шины.

Недостатки: 1.Сбой в передаче данных на определенный прибор будет обнаружен только тогда, когда станция запросит определенный ответ и не получит его (за исключением случаев, когда система SCADA или централизованный контроллер проводят фоновый опрос). 2.Конфигурация сети очень сложна. 3.Не достигается четко определенное время отклика. 4.Конфликт данных является неотъемлемым недостатком этого метода, вынуждая систему постоянно обнаруживать конфликты, избегать их и реализовывать планы восстановления.

Метод CSMA/CA не так популярен. Каждый компьютер перед передачей сигнализирует о своем намерении другим компьютерам. Они «узнают» о готовящейся передаче и избегают коллизий. Однако широковещательное оповещение увеличивает общий трафик и уменьшает пропускную способность сети. Следовательно, метод CSMA/CA работает медленнее, чем CSMA/CD.

Достоинства: снижение вероятности коллизий и повторных попыток передач.

Недостаток заключается в том, что с увеличением количества передающих станций в сети, пропорционально возрастает и число коллизий, в результате чего скорость передачи снижается. И даже если нагрузка не превышает рекомендованную, все равно скорость передачи будет значительно ниже заявленной максимальной. Также нет разделения на трафик по приоритету, отсутствие гарантий QoS. Если станция «выигрывает» доступ к эфиру, она может занимать его столько, сколько ей нужно. И если эта станция имеет низкую пропускную способность (например, 1 Mbit/s), то ей понадобится продолжительное время для передачи данных, и все остальные станции будут страдать от этого.

Суть доступа с передачей маркера заключается в следующем: пакет особого типа, маркер (token), циркулирует по кольцу от компьютера к компьютеру. Чтобы послать данные в сеть, любой из компьютеров сначала должен дождаться прихода свободного маркера и захватить его. Когда какой-либо компьютер «наполнит» маркер своей информацией и пошлет его по сетевому кабелю, другие компьютеры уже не могут передавать данные. Поскольку в каждый момент времени только один компьютер будет использовать маркер, то в сети не возникнет ни состязания, ни коллизий, ни временных пауз.

Достоинства: 1.Является детерминированным и считается пригодным для использования в системах управления некоторыми видами автоматического оборудования. 2.Системы, реализующие метод передачи маркера, обладают достаточной гибкостью, благодаря широкому набору опций, включая поддержку механизма приоритетов. Правила доступа к каналу могут быть определены на стадии инициализации системы и, кроме этого, возможно, их динамическое изменение сообразно меняющимся условиям. Все это улучшает эффективность использования пропускной полосы канала. Для определенного ряда устройств может быть обеспечено приоритетное обслуживание. 3.При росте трафика данных, создаваемого подключенными к каналу устройствами, эффективная полоса пропускания также возрастает вплоть до некоторого уровня. Дальнейший рост трафика данных не влечет ни увеличение, ни уменьшение эффективной полосы пропускания канала. Метод передачи маркера характеризуется наивысшими возможными значениями эффективной полосы пропускания в условиях больших нагрузок.

Недостатки: Метод передачи маркера реализуется довольно сложным программным обеспечением, локализованным во всех подключенных к сети устройствах. Параметры программ в каждом устройстве интерактивно и автоматически перенастраиваются всякий раз, когда некоторое устройство либо добавляется в сеть, либо отключается от сети. Внутренний мониторинг состояния сети, включающий процедуры обнаружения ошибок и восстановления, требует участия всех активных устройств сети. В некоторых сетях, реализующих метод передачи маркера, требуется дополнительный центральный контроллер. Накладные расходы, связанные с обеспечением работоспособности сети, приводят к уменьшению эффективной полосы пропускания канала.

Доступ по приоритету запроса - относительно новый метод доступа, разработан для стандарта сети Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с 1OOVG-AnyLAN. Он стандартизован IEEE в категории 802.12. Этот метод доступа основан на том, что все сети 1OOVG-AnyLAN строятся только из концентраторов и оконечных узлов. Концентраторы управляют доступом к кабелю последовательно опрашивая все узлы в сети и выявляя запросы на передачу. Концентратор, должен знать все адреса, связи и узлы и проверять их работоспособность. Оконечным узлом, в соответствии со спецификацией 1OOVG-AnyLAN, может быть компьютер, мост, маршрутизатор или коммутатор.